KR20070013726A - Method of forming a recessed channel transistor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 리세스 채널 트랜지스터의 게이트 전극의 불량을 나타내는 사진이다.1 is a photograph showing a defect of a gate electrode of a conventional recess channel transistor.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리세스 채널 트랜지스터의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.2 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a recess channel transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
200:반도체 기판 205 : 소자분리막200: semiconductor substrate 205: device isolation film
230 : 패드 산화막 235 : 하드 마스크층230: pad oxide film 235: hard mask layer
240 : 포토레지스트 패턴 250 : 하드 마스크 패턴240: photoresist pattern 250: hard mask pattern
255 : 제1 리세스 260 : 보호막255: first recess 260: protective film
265 : 보호막 패턴 270 : 제2 리세스265: protective film pattern 270: second recess
275 : 게이트 절연막 280 : 제1 폴리실리콘막275: gate insulating film 280: first polysilicon film
285 : 제2 폴리실리콘막 290 : 게이트 전극285: second polysilicon film 290: gate electrode
본 발명은 리세스 채널 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 마이그레이션 현상이 발생되지 않는 게이트 전극을 포함하는 리세스 채널 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a recess channel transistor, and more particularly, to a method of manufacturing a recess channel transistor including a gate electrode in which no migration phenomenon occurs.
반도체 장치가 고집적화 되어감에 따라 패턴의 선폭 및 패턴 간격이 현저하게 좁아지고 있다. 패턴의 선폭이 감소됨에 따라 트랜지스터의 채널 길이(channel length)도 줄어들게 된다. 상기 채널 길이가 트랜지스터가 동작에 필요한 채널 길이(유효 채널 길이) 보다 작게 형성되면, 단채널 효과(short channel effect)에 의해서 상기 트랜지스터의 전기적인 특성이 저하되는 문제가 발생하고 있다. 이에 따라, 상기 유효 채널 길이를 확보하기 위한 다양한 형태의 트랜지스터가 시도되고 있다.As semiconductor devices become more integrated, the line width and pattern spacing of patterns are significantly narrowed. As the line width of the pattern decreases, the channel length of the transistor also decreases. If the channel length is formed to be smaller than the channel length (effective channel length) required for the operation of the transistor, a short channel effect causes a problem that the electrical characteristics of the transistor are degraded. Accordingly, various types of transistors have been attempted to secure the effective channel length.
상기 단채널 효과를 방지할 수 있는 유효 채널 길이를 가지면서 트랜지스터의 성능을 극대화시키기 위한 방법의 하나로 리세스된 채널(recessed channel)을 갖는 트랜지스터가 개발되었다. 예를 들면, 미합중국 특허 제6,150,670호(Faltermeier et al.)에는 기판 상에 게이트 전극이 수직으로 매립된 수직 트랜지스터(vertical transistor) 형성 방법이 개시되어 있다.A transistor having a recessed channel has been developed as one of methods for maximizing transistor performance while having an effective channel length capable of preventing the short channel effect. For example, US Pat. No. 6,150,670 (Faltermeier et al.) Discloses a method of forming a vertical transistor in which a gate electrode is vertically embedded on a substrate.
그러나, 상기와 같은 수직 트랜지스터는 디자인 룰(design rule)이 90nm 이하로 감소함에 따라, 게이트 전극이 위치하는 리세스의 저면의 폭이 점점 감소하게 되어 두 가지 문제가 발생할 수 있다. 첫째, 상기 리세스의 저면이 뾰족해지면, 상기 저면에 전계가 집중되는 현상이 발생한다. 또한, 트랜지스터의 채널 길이가 감소된다. 이러한 문제점들은 상기 리세스의 저면을 확장시킴으로서 억제될 수 있다.However, in the vertical transistor as described above, as the design rule is reduced to 90 nm or less, the width of the bottom surface of the recess in which the gate electrode is located may gradually decrease, thereby causing two problems. First, when the bottom of the recess becomes sharp, a phenomenon in which an electric field is concentrated on the bottom occurs. In addition, the channel length of the transistor is reduced. These problems can be suppressed by extending the bottom of the recess.
예를 들면, 미합중국 특허 제6,476,444호(Min et al.)에는 채널 영역을 효율적으로 증대시키기 위하여 하부가 타원 형태로 확장된 리세스에 매립된 게이트 전극 및 이의 제조 방법이 개시되어 있다. For example, US Pat. No. 6,476,444 (Min et al.) Discloses a gate electrode embedded in a recess extending in an ellipse shape and a method of manufacturing the same in order to efficiently increase the channel region.
상기 게이트 전극을 형성하기 위해서는 먼저 예비 리세스를 형성하고, 상기 예비 리세스의 저면 아래의 기판을 등방성 식각하여 하부가 타원 형태로 확장된 리세스를 형성한다. 이후, 상기 리세스 내부에 게이트 산화막을 형성한 후 상기 리세스의 측면에 실질적으로 균일한 두께를 갖는 폴리실리콘을 증착하여 상기 리세스를 매몰한다. 이 후 상기 폴리실리콘을 결정화하기 위한 어닐링 공정을 약 700 내지 1000℃에서 수행한다. 그 결과 게이트 전극이 완성된다.In order to form the gate electrode, a preliminary recess is first formed, and the substrate under the bottom of the preliminary recess is isotropically etched to form a recess having an extended ellipse shape. Thereafter, a gate oxide film is formed in the recess, and polysilicon having a substantially uniform thickness is deposited on the side of the recess to bury the recess. Thereafter, an annealing process for crystallizing the polysilicon is performed at about 700 to 1000 ° C. As a result, the gate electrode is completed.
그러나, 상기 게이트 전극은 상기 어닐링 공정시 도 1에 도시된 SEM 사진과 같이 폴리실리콘의 마이그레이션(Migration) 현상으로 인해 상기 게이트 전극에 불량이 발생한다. 즉, 상기 폴리실리콘의 마이크레이션 현상은 상기 리세스 트랜지스터의 전기적인 특성 불량을 초래한다.However, the gate electrode is defective in the gate electrode due to the migration phenomenon of the polysilicon as shown in the SEM photograph shown in FIG. 1 during the annealing process. That is, the phenomena of the polysilicon crushing cause poor electrical characteristics of the recess transistor.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 폴리실리콘 게이트 전극의 마이그레이션 현상을 방지할 수 있는 리세스 채널 트랜지스터의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is a first object of the present invention to provide a method of manufacturing a recess channel transistor capable of preventing migration of polysilicon gate electrodes.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 리세스 채널 트랜지스터의 제조 방법은 기판의 표면 아래로 연장되는 제1 리세스와 상기 제1 리세스와 연통되면서 상기 제1 리세스 보다 큰 폭을 갖는 타원형의 제2 리세스가 형성된 기판 을 마련한다 상기 기판의 상면, 상기 제1 리세스 및 제2 리세스의 내 측벽에서 실질적으로 균일한 두께를 갖는 게이트 절연막을 형성한다. 상기 게이트 절연막이 형성된 기판의 상면, 제1 리세스 및 제2 리세스의 내측벽에서 실질적으로 동일한 두께를 갖는 제1 예비 폴리실리콘막을 형성한다. 상기 제1 예비 폴리실리콘막을 제1 결정화시켜 제1 폴리실리콘막을 형성한다. 상기 제1 폴리실리콘막이 형성된 제1 리세스 및 제2 리세스를 매몰하면서, 상기 기판을 덮는 제2 예비 폴리실리콘막을 형성한다. 상기 제2 예비 폴리실리콘막을 상기 제1 결정화 온도보다 낮은 온도에서 제2 결정화시켜 제2 폴리실리콘막을 형성한다. 그 결과 리세스 채널 트랜지스터의 게이트 전극이 형성된다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a method of manufacturing a recess channel transistor may include a first recess extending below a surface of a substrate and an ellipse having a larger width than the first recess while communicating with the first recess. A substrate having a second recess formed thereon is formed. A gate insulating layer having a substantially uniform thickness is formed on the top surface of the substrate and the inner sidewalls of the first and second recesses. A first preliminary polysilicon film having substantially the same thickness is formed on an upper surface of the substrate on which the gate insulating film is formed, and inner walls of the first recess and the second recess. The first preliminary polysilicon film is first crystallized to form a first polysilicon film. A second preliminary polysilicon film covering the substrate is formed while the first recess and the second recess in which the first polysilicon film is formed are buried. The second preliminary polysilicon film is second crystallized at a temperature lower than the first crystallization temperature to form a second polysilicon film. As a result, the gate electrode of the recess channel transistor is formed.
본 발명의 리세스 채널 트랜지스터의 제조 방법에 있어서 상기 제1 폴리실리콘막은 상기 제2 폴리실리콘막 두께의 20 내지 50%의 두께를 갖도록 형성되며, 상기 제1 폴리실리콘막을 형성하기 위한 제1 결정화 온도는 700 내지 1100℃인 것이 바람지하다. 상기 제2 폴리실리콘막을 형성하기 위한 제2 결정화 온도는 700 내지 1000℃인 것이 바람직하다.In the method of manufacturing a recess channel transistor of the present invention, the first polysilicon film is formed to have a thickness of 20 to 50% of the thickness of the second polysilicon film, and a first crystallization temperature for forming the first polysilicon film. Is preferably from 700 to 1100 ° C. The second crystallization temperature for forming the second polysilicon film is preferably 700 to 1000 ° C.
또한, 상기 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보호막 패턴은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어지며, 상기 제1 폴리실리콘막을 형성한 후 상기 제1 폴리실리콘막에 잔류하는 불순물을 제거하는 제1 세정 공정을 더 수행할 수 있다. 상기 제2 폴리실리콘막을 형성하는 단계 이후에, 상기 제2 폴리실리콘막에 잔류하는 불순물을 제거하는 제2 세정 공정을 수행하고, 하드마스크를 적용하여 상기 하드마스크에 노출된 제2 폴리실리콘막 및 제1 폴리실리콘막을 순차적으로 패터닝 하여 게이트 전극을 형성하는 단계를 더 수행할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the protective film pattern is made of silicon oxide or silicon nitride, the first cleaning to remove the impurities remaining in the first polysilicon film after forming the first polysilicon film The process can be carried out further. After the forming of the second polysilicon film, a second cleaning process for removing impurities remaining in the second polysilicon film is performed, and a second polysilicon film exposed to the hardmask by applying a hard mask; The first polysilicon layer may be sequentially patterned to form a gate electrode.
상기와 같은 방법에 따르면, 상기 게이트 전극을 형성하기 위해 두 단계의 폴리실리콘막 증착 공정 및 두 단계의 폴리실리콘막의 결정화 단계를 수행하는 것을 기술적 구성으로 하고 있습니다. 이로 인해 형성되는 게이트 전극은 상기 리세스 내에서 열적 스트레스로 인한 마이그레이션 현상이 발생하지 않아 형성되는 리세스 채널 트랜지스터의 전기적 불량을 효과적으로 방지할 수 있다.According to the method as described above, the technical configuration is to perform the two-stage polysilicon film deposition process and the two-stage crystallization step of the polysilicon film to form the gate electrode. As a result, the gate electrode may not effectively migrate due to thermal stress in the recess, thereby effectively preventing an electrical defect of the recess channel transistor formed.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 첨부된 도면에 있어서, 기판, 층(막), 영역, 패드, 패턴들 또는 구조물들 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패드, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 영역, 패드, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 패드, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다. 또한, 각 층(막), 영역, 패드, 패턴 또는 구조물들이 "제1" 및/또는 "제2"로 언급되는 경우, 이러한 부재들을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 각 층(막), 영역, 패드, 패턴 또는 구조물들을 구분하기 위한 것이다. 따라서, "제1" 및/또는 "제2"는 각 층(막), 영역, 패드, 패턴 또는 구조물들에 대하여 각기 선택적으로 또는 교환적으로 사용될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments, and those skilled in the art will appreciate the technical spirit of the present invention. The present invention may be embodied in various other forms without departing from the scope of the present invention. In the accompanying drawings, the dimensions of the substrates, layers (films), regions, pads, patterns or structures are shown in greater detail than actual for clarity of the invention. In the present invention, each layer (film), region, pad, pattern or structures is formed to be "on", "top" or "bottom" of the substrate, each layer (film), region, pad or patterns. When mentioned, each layer (film), region, pad, pattern or structure is meant to be directly formed over or below the substrate, each layer (film), region, pad or patterns, or other layers (film), Other regions, different pads, different patterns or other structures may be additionally formed on the substrate. In addition, where each layer (film), region, pad, pattern or structure is referred to as " first " and / or " second ", only each layer (film), region, pad is not intended to limit these members. , To distinguish between patterns or structures. Thus, "first" and / or "second" may be used selectively or interchangeably for each layer (film), region, pad, pattern or structure, respectively.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리세스 채널 트랜지스터의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.2 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a recess channel transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 기판(200)에 소자 분리막(205)을 형성한다. 상기 소자분리막(205)의 형성으로 인해 상기 기판(200)에는 트랜지스터가 형성되는 액티브 영역들 및 상기 액티브 영역들을 전기적으로 분리시키기 위한 필드 영역들이 정의된다. Referring to FIG. 2, an
소자 분리막(205)은 셸로우 트렌치 소자 분리(shallow trench isolation; STI) 공정과 같은 소자 분리 공정을 이용하여 형성된다. 소자 분리막(205)은 상기 판의 표면아래에 소자분리용 트랜치를 형성한 후 상기 소자분리용 트렌치에 산화물을 매몰하여 형성한다. 상기 소자 분리막(205)을 형성하기 위한 산화물의 예로서는 PSG(phosphor silicate glass), TEOS(tetraethylorthosilicate), USG(undoped silicate glass), BPSG(boro-phosphorous silicate glass), HDP(high density plasma) 산화물 또는 SOG(spin on glass)을 들 수 있다.The
도 3을 참조하면, 패드산화막(230)이 형성된 기판 상에 제1 리세스(255)가 형성될 부위를 정의하는 제1 하드 마스크 패턴(250)을 형성한다.Referring to FIG. 3, a first
구체적으로, 소자 분리막(205)이 형성된 기판(200) 상에 패드 산화막(230)을 형성한다. 상기 패드 산화막(105)은 후속하여 하드 마스크층(110)을 형성하는 동안 하드 마스크층(110)과 기판(100) 사이에 발생하는 스트레스(stress)를 완화시키는 역할을 한다. 일 예로, 패드 산화막(105)은 실리콘 산화물(SiO2)과 같은 산화물로 형성될 수 있고, 열산화(thermal oxidation) 공정, 화학 기상 증착(CVD) 공정 또는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP-CVD) 공정을 이용하여 형성될 수 있다.Specifically, the
이어서, 패드 산화막(230) 상에 하드 마스크층(235)을 형성한다. 상기 하드 마스크층(235)은 기판(200) 및 패드 산화막(230)에 대하여 식각 선택비를 갖는 물질을 사용하여 형성한다. 일 예로, 상기 하드 마스크층(235)은 실리콘 질화물과 같은 질화물이나 실리콘 산질화물 등의 산질화물을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 하드 마스크층(110)은 화학 기상 증착(CVD) 공정, 플라즈마 증대 화학 기상 증착 공정(PE-CVD) 또는 원자층 적층(ALD) 공정을 이용하여 패드 산화막(230) 상에 형성할 수 있다.Subsequently, a
이어서, 하드 마스크층(235) 상에 포토레지스트 패턴(240)을 형성한다.Next, the
도 4를 참조하면, 포토레지스트 패턴(240)을 식각 마스크로 이용하여 하드 마스크층(325)을 선택적으로 식각한다. 그 결과 패드 산화막(230) 상에 제1 리세스(255)가 형성될 영역을 정의하는 하드 마스크 패턴(250)이 형성된다.Referring to FIG. 4, the hard mask layer 325 is selectively etched using the
이후, 상기 포토레지스트 패턴(240)을 애싱(ashing) 공정 및/또는 스트리핑(stripping) 공정으로 제거한다.Thereafter, the
이어서, 하드 마스크 패턴(250)을 식각 마스크로 적용하여 상기 패드 산화막(230) 및 기판(200)을 순차적으로 식각하는 제1 식각 공정을 수행한다. 상기 제1 식각 공정을 통하여, 패드 산화막(230) 및 기판(200)이 부분적으로 식각되어 상기 기판(200)에는 제1 리세스(255)가 형성되고, 상기 패드 산화막은 패드 산화막 패턴(245)으로 형성된다.Next, a first etching process of sequentially etching the
상기 제1 식각 공정의 예로서는 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etch; RIE) 공정 또는 건식식각(chemical dry etch; CDE) 공정등을 들 수 있다. 이와 같은 제1 식각 공정에 따라 형성되는 제1 리세스(255)는 기판(200)의 표면에 대하여 실질적으로 수직한 방향으로 형성된다.Examples of the first etching process may include a reactive ion etching (RIE) process or a chemical dry etch (CDE) process. The
이어서, 상기 제1 리세스(255)내 측면 및 하드 마스크 패턴(250)의 표면 상에 보호막(260)을 형성한다. 보호막(260)은 기판(200)에 대하여 식각 선택비를 갖는 물질로 이루어진다. 예를 들면, 보호막(260)은 실리콘 산화물과 같은 산화물이나 실리콘 질화물 또는 티타늄 질화물 등의 질화물을 사용하여 형성한다. Subsequently, a
또한, 상기 보호막(260)은 화학 기상 증착(CVD) 공정, 열산화 공정, 플라즈마 증대 화학 기상 증착(PE-CVD) 공정, 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP-CVD) 공정 또는 원자층 적층(ALD) 공정을 이용하여 형성한다. 일 예로, 제1 리세스(255)가 약 500Å 내지 900Å 정도의 폭을 가질 때, 보호막(260)은 약 40Å 내지 100Å 정도의 두께로 형성된다.In addition, the
도 5를 참조하면, 제1 하드 마스크 패턴(250)의 상부 및 제1 리세스(130)의 저면 상에 존재하는 보호막(260)을 제거하여 제1 리세스(255)의 측벽에 보호막 패턴(265)을 형성한다. 제1 리세스(255)의 측벽에만 보호막 패턴(265)이 형성됨에 따라 제1 리세스(255)의 저면을 통해 기판(200)이 노출된다.Referring to FIG. 5, the
보호막 패턴(265)을 식각 마스크로 이용하여 제1 리세스(255)를 통해 노출된 기판(200)을 제2 식각 공정을 수행하여 식각한다. 상기 제2 식각 공정은 등방성 식각 공정에 해당한다. 상기 제2 식각 공정에 따라, 제1 리세스(255)의 하부에 제1 리세스(255)의 폭 보다 큰 폭을 갖는 제2 리세스(270)가 형성한다. 제2 리세스(270)는 타원의 형상 또는 트랙의 형상을 가진다. 예를 들면, 제2 리세스(270)는 약 500Å 내지 1350Å 정도의 폭(W)으로 형성된다. 이 경우, 제2 리세스(270)의 깊이(H)에 대한 폭(H)의 비는 약 1: 1.0 내지 1.5 정도가 된다.The
도 6을 참조하면, 제1 하드 마스크 패턴(250), 패드 산화막 패턴(245) 및 보호막 패턴(265)을 제거한다. 제1 하드 마스크 패턴(250), 패드 산화막 패턴(245) 및 보호막 패턴(265)은 인산(H2PO4)을 포함하는 식각액 및/또는 희석된 불산(HF) 용액을 사용하는 습식 식각 공정을 통해 제거된다. 패드 산화막 패턴(245) 및 보호막 패턴(245)이 제거됨으로 인해, 제1 리세스(255) 주변의 기판(200)의 표면이 노출되는 동시에 제1 및 제2 리세스(255, 270)의 저면들 및 측벽들을 통해 기판(200)이 노출된다.Referring to FIG. 6, the first
상기 노출된 기판(200) 상에 게이트 절연막(275)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(275)은 제1 및 제2 리세스(255, 270)의 저면들과 측벽들 및 기판(200)의 액티브 영역 상에 형성된다. 게이트 절연막(275)은 실리콘 산화물과 같은 산화물이나 고유전율(high-k)을 갖는 금속 산화물을 사용하여 형성된다. 또한, 게이트 절연막(275)은 열산화 공정, 화학 기상 증착(CVD) 공정 또는 원자층 적층(ALD) 공정을 이용하여 형성된다. A
본 발명의 일 실시예에 있어서, 게이트 절연막(275)이 실리콘 산화물로 이루어질 경우에는 게이트 절연막(275)은 약 40Å 내지 100Å 정도의 두께로 형성된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 게이트 절연막(275)은 티타늄 산화물(TiO2), 지르코늄 산화물(ZrO2) 또는 하프늄 산화물(HfO2)을 사용하여 형성할 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the
게이트 절연막(275)이 형성된 기판의 상면, 게이트 절연막이 형성된 상기 제1 리세스(255) 및 제2 리세스(270)의 내 측벽에서 실질적으로 균일한 두께를 갖는 제1 예비 폴리실리콘막(미도시)을 형성한다. 상기 제1 예비 폴실리콘막은 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 공정, 화학 기상 증착(CVD) 공정, 스퍼터링 공정, 플라즈마 증대 화학 기상 증착(PE-CVD) 공정, 펄스 레이저 증착(PLD) 공정 또는 원자층(ALD) 적층 공정을 이용하여 형성할 수 있다. A first preliminary polysilicon film having a substantially uniform thickness on the upper surface of the substrate on which the
이어서, 상기 제1 예비 폴리실리콘막을 소정의 온도에서 제1 결정화하여 결정화된 제1 폴리실리콘막(280)을 형성한다. 상기 결정화된 제1 폴리실리콘막으로 형성하기 위한 제1 결정화 공정은 약 700 내지 1100℃의 온도 및 불활성 가스게 제공되는 분위기에서 상기 제1 예비 폴리실리콘막을 어닐링 하는데 있다. 상기 제1 결정화 공정을 수행하여 형성된 제1 폴리실리콘막(280)은 게이트 전극을 형성하기 위한 어닐링 공정시 상기 게이트 전극의 하부에서 마이그레이션 현상이 발생하는 것을 방지하기 위해 적용되는 것이다. 또한, 상기 제1 폴리실리콘막의 두께는 이후 형성되는 제2 폴리실리콘막 두께의 20 내지 50%를 갖는 것이 바람직하다.Subsequently, the first preliminary polysilicon film is first crystallized at a predetermined temperature to form a crystallized
이후, 상기 제1 폴리실리콘막(280)에 잔류하는 불순물을 제거하기 위한 제1 세정 공정을 수행한다. 상기 제1 세정 공정의 예로서는 건식 세정 공정 또는 습식 세정 공정을 포함한다.Thereafter, a first cleaning process for removing impurities remaining in the
도 7을 참조하면, 상기 제1 폴리실리콘막이 형성된 제1 리세스 및 제2 리세스를 매몰하면서, 상기 제1 폴리실리콘막(280)이 형성된 기판(200)의 상면을 덮는 제2 예비 폴리실리콘막(미도시)을 형성한다. Referring to FIG. 7, the second preliminary polysilicon covering the top surface of the
구체적으로 제2 예비 폴실리콘막은 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 공정, 화학 기상 증착(CVD) 공정, 스퍼터링 공정, 플라즈마 증대 화학 기상 증착(PE-CVD) 공정, 펄스 레이저 증착(PLD) 공정 또는 원자층(ALD) 적층 공정을 이용하여 형성할 수 있다. Specifically, the second preliminary polysilicon film may be a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) process, a chemical vapor deposition (CVD) process, a sputtering process, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PE-CVD) process, a pulsed laser deposition (PLD) process, or an atomic layer. It can be formed using an (ALD) lamination step.
이어서, 상기 제2 예비 폴리실리콘막(미도시)을 상기 제1 폴리실리콘막(2800)을 형성하기 위한 제1 결정화 온도보다 낮은 온도에서 제2 결정화함으로써 제2 폴리실리콘막(285)이 형성된다. 상기 결정화된 제2 폴리실리콘막(285)을 형성하기 위한 제2 결정화 공정은 약 650 내지 1050℃의 온도 및 불활성 가스가 제공되는 분위기에서 상기 제2 예비 폴리실리콘막(미도시)을 어닐링하는데 있다. Subsequently, the
상기 제1 결정화 온도보다 낮은 온도에서 결정화된 제2 폴리실리콘막(285)은 상기 제1 폴리실리콘막(280) 보다 안정한 상태를 갖기 때문에 상기 게이트 전극에서 마이그레이션 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이후, 상기 제2 폴리실리콘막(280)에 잔류하는 불순물을 제거하기 위한 제2 세정 공정을 수행한다. 상기 제1 세정 공정의 예로서는 건식 세정 또는 습식 세정공정을들 수 있다.Since the
다른 예로, 상기 제2 폴리실리콘막 상에 도전막(미도시)이 더 형성될 수 있 다. 상기 도전막은 금속 실리사이드(silicide)막 또는 금속막을 포함한다. 또한, 상기 도전막은 금속 실리사이드막과 금속막을 모두 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 도전막은 텅스텐 실리사이드(WSi2), 티타늄 실리사이드(TiSi2), 코발트 실리사이드(CoSi2), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및/또는 코발트(Co)를 사용하여 형성된다.As another example, a conductive film (not shown) may be further formed on the second polysilicon film. The conductive film includes a metal silicide film or a metal film. In addition, the conductive film may have a multilayer structure including both a metal silicide film and a metal film. For example, the conductive film is formed using tungsten silicide (WSi 2 ), titanium silicide (TiSi 2 ), cobalt silicide (CoSi 2 ), tungsten (W), titanium (Ti) and / or cobalt (Co).
도 8을 참조하면, 제2 폴리실리콘막(285) 상에 제2 폴리실리콘막(285)을 부분적으로 노출시키는 제2 하드 마스크 패턴(미도시)을 형성한다. 이후, 상기 제2 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 도출된 제2 폴리실리콘막 및 제1 폴리실리콘막을 순차적 식각하여 제1 폴리실리콘 패턴(282) 및 제2 폴리실리콘 패턴(288)을 포함하는 게이트 전극(290)을 형성한다. 구체적으로 상기 게이트 전극(290)은 반응성 이온 식각 공정 또는 건식 식각 공정을 이용하여 형성된다.Referring to FIG. 8, a second hard mask pattern (not shown) is formed on the
이어서, 상기 게이트 전극(290)을 이온 주입 마스크로 사용하여 기판(200)의 액티브 영역에 불순물을 이온 주입하여 상기 소오스/드레인 영역들(295)을 형성한다. 소스/드레인 영역들(295)은 기판(200)의 표면으로부터 게이트 전극(290)이 실질적으로 최대의 폭을 갖는 부위까지 형성된다. Subsequently, the source /
게이트 전극(290) 및 상기 게이트 전극에 인접하는 소스/드레인 영역들(295)이 형성됨에 따라, 게이트 절연막(275), 게이트 전극(290) 및 소스/드레인 영역들(295)을 포함하는 리세스 채널 트랜지스터가 완성된다.As the
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 제1 리세스 및 제2 리세스에 제1 온도에서 결정화된 제1 폴리실리콘막과 상기 제1 결정화 온도 보다 낮은 온도에서 결정화된 제2 폴리실리콘막으로 이루어진 게이트 전극은 상기 제2 폴리실리콘막이 상기 제1 폴리실리콘막보다 안정화된 조건에서 형성되기 때문에 상기 제1 폴리실리콘막과 제2 폴리실리콘막에서 마이그레이션 현상을 방지할 수 있다. 즉, 상기 리세스 내에서 일부가 단락된 게이트 전극의 형성을 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, a first polysilicon film crystallized at a first temperature in a first recess and a second recess of a substrate and a second polysilicon film crystallized at a temperature lower than the first crystallization temperature. Since the gate electrode is formed under conditions where the second polysilicon film is stabilized than the first polysilicon film, migration between the first polysilicon film and the second polysilicon film may be prevented. In other words, it is possible to prevent the formation of the gate electrode short-circuited in the recess.
결국, 이러한 구조를 갖는 게이트 전극을 포함하는 반도체 장치는 그 특성이 개선될 수 있다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As a result, the characteristics of the semiconductor device including the gate electrode having such a structure can be improved. Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050068293A KR20070013726A (en) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | Method of forming a recessed channel transistor |
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KR1020050068293A KR20070013726A (en) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | Method of forming a recessed channel transistor |
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KR1020050068293A KR20070013726A (en) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | Method of forming a recessed channel transistor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7923331B2 (en) | 2007-09-10 | 2011-04-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of fabricating recess channel transistor having locally thick dielectrics and related devices |
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2005
- 2005-07-27 KR KR1020050068293A patent/KR20070013726A/en not_active Application Discontinuation
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US7923331B2 (en) | 2007-09-10 | 2011-04-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of fabricating recess channel transistor having locally thick dielectrics and related devices |
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